PROMIENIOWANIE JONIZUJCE OCHRONA RADIOLOGICZNA, ZASTOSOWANIE I ODPADY PROMIENIOTWRCZEMonika Szymaska, Krzysztof Ciupek Fundacja FORUM ATOMOWE Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej

Wstp Rozwaania zwizane ze stosowaniem rde promieniowania jonizujcego, substancji radioaktywnych, a take przemysem jdrowym, zawsze wi si z tematem ich wpywu na rodowisko naturalne oraz ludzi. Dla wielu, promieniotwrczo to wymys czowieka i czsto nie zdaj sobie sprawy z tego, e promieniowanie wystpowao i wystpuje w rodowisku naturalnym od pocztku wiata. Odkrycia koca XIX wieku zapocztkoway now er w historii czowieka. XX wiek umoliwi stosowanie rde promieniowania jonizujcego na szerok skal, o ktrej czsto nie wiemy, kojarzc wszystko, co zwizane z tym zagadnieniem z elektrowniami jdrowymi i zastosowaniem w medycynie. O ile akceptacja zastosowania w celu leczenia lub diagnozy chorb jest oczywicie dua, tak zastosowania w przemyle (take jdrowym) wywouje uczucie niepewnoci a czsto strachu. Ta sytuacja jest szczeglnie widoczna w Polsce, ktra planuje wybudowa elektrownie jdrowe. Warto zatem przybliy nieco temat promieniowania jonizujcego, zasad ochrony przed wpywem na czowieka i rodowisko naturalne a take aspekty prawne bdce podstaw kontroli i nadzorowania dziaalnoci zwizanych z jego wykorzystaniem. Poniewa kada dziaalno powoduje powstanie materiaw, ktre nie s ponownie wykorzystane, opisane zostan take odpady promieniotwrcze.

Czym jest promieniowanie jonizujce? Promieniowanie jonizujce to wysyanie i przenoszenie energii, wywoujc na swej drodze jonizacj. Zjawisko to polega na wyrwaniu elektronw z atomw i powstaniu w ten sposb jonu dodatniego i swobodnego elektronu. O istnieniu promieniowania jonizujcego wiemy dopiero od stu lat, a dokadnie - od 1895 roku, kiedy to fizyk niemiecki, Wilhelm Konrad Roentgen odkry tajemnicze promieniowanie, ktre nazwa promieniowaniem X. Nie oznacza to jednak, e promieniowanie jonizujce jest nowym elementem, ktry czowiek wprowadzi do rodowiska. Rok po sukcesie Roentgena, fizyk francuski, Henri Becquerel dokona kolejnego odkrycia - zjawiska promieniotwrczoci. Okazao si, e w przyrodzie istnie1

j pierwiastki (cilej - izotopy) promieniotwrcze (radioaktywne), ktre s nietrwae i wysyaj promieniowanie w wyniku samorzutnego rozpadu jder atomowych, a wic stanowi naturalne rdo promieniowania jonizujcego. Nale do nich np. uran, tor oraz produkty ich rozpadu np. rad, odkryty w 1898 roku przez Mari Skodowsk-Curie i Piotra Curie. W 1913 roku, fizyk austriacki, Wiktor Franz Hess odkry jeszcze jedno rdo naturalne - promieniowanie kosmiczne, ktre - jak nazwa wskazuje dociera do nas z kosmosu. Promieniowanie kosmiczne docierajce w poblie Ziemi pochodzi czciowo ze Soca, a czciowo ze rde znajdujcych si poza ukadem sonecznym (promieniowanie galaktyczne). W skad tego promieniowania wchodz gwnie protony, czstki alfa, elektrony oraz jdra pierwiastkw cikich od Be do Fe. Ziemia chroniona jest przed promieniowaniem kosmicznym przez pole magnetyczne oraz przez atmosfer, take do poziomu morza prawie ono nie dociera jednak zderzenia czstek promieniowania kosmicznego z atomami grnych warstw atmosfery jest przyczyn powstawania wysokoenergetycznych protonw, neutronw oraz unoszcych wikszo energii, krtko yjcych czstek elementarnych: mionw, mezonw i hiperonw.W wyniku reakcji jdrowych w atmosferze, pod wpywem promieniowania kosmicznego, powstaj rwnie takie izotopy promieniotwrcze jak np. wgiel-14. Promieniowanie jonizujce towarzyszyo i towarzyszy czowiekowi zawsze i wszdzie, ale czowiek bardzo dugo o tym nie wiedzia. Od lat trzydziestych XX wieku izotopy promieniotwrcze (radionuklidy) wytwarzane s take w laboratoriach, w ktrych dotychczas wytworzono ich blisko 2000. Tego typu izotopy nazywamy sztucznymi, w odrnieniu od naturalnych, istniejcych w przyrodzie, ktrych jest kilkadziesit. W XX wieku czowiek wprowadzi rwnie do rodowiska szereg sztucznych rde promieniowania jonizujcego, jak chociaby aparaty rentgenowskie, akceleratory, reaktory jdrowe.

Rodzaje promieniowania jonizujcego i ich waciwoci Odkrycie rnych rodzajw promieniowania i poznanie waciwoci umoliwio wykorzystanie ich w wielu dziedzinach nauki, przemysu i medycyny. Zarwno to, jak i moliwo bezpiecznego stosowania wymaga opisu poszczeglnych rodzajw promieniowania jonizujcego. 1. Promieniowanie (alfa) to strumie jder atomw helu - 4 (jonw helu) wysyanych przez izotopy promieniotwrcze. Promieniowanie to jest bardzo silnie jonizujce bezporednio, a wic grone przy wchoniciach do organizmu. Jest przy tym sabo przenikliwe, czyli silnie pochaniane przez materi np. pochonie je cakowicie kartka papieru. Maksymalny zasig w powietrzu to ok. 10 cm. 2. Promieniowanie (beta) to strumie elektronw wytarzanych w aparatach rentgenowskich lub akceleratorach ale promieniowanie to take strumie2

elektronw (-) lub pozytonw (+) wysyanych przez izotopy promieniotwrcze. Wywouje ono jonizacj bezporednio, jest przenikliwe a maksymalny zasig w powietrzu to kilkanacie metrw. Skutecznie pochaniane jest przez materiay lekkie np. tworzywa sztuczne, aluminium. 3. Promieniowanie (gamma) to fale elektromagnetyczne wysyane przez izotopy promieniotwrcze, promieniowanie X wytwarzane jest w aparatach rentgenowskich i akceleratorach. Oba promieniowania jonizuj porednio, s bardzo przenikliwe i skutecznie pochaniane przez materiay cikie np. ow. 4. Neutrony (n) ich strumie wytwarzanych jest w reakcjach jdrowych (gwnie w reaktorach jdrowych, rwnie w akceleratorach). Jonizuj porednio i s bardzo przenikliwe Waciwoci promieniowania jonizujcego umoliwiy stosowanie w ochronie radiologicznej odpowiednich oson (patrz Rys.1).PAPIER STAL ALUMINIUM BETON

OW

ALFABETA

BETA

BETA

BETAGAMMA

NEUTR NO NYGAMMA

GAMMA NEUTRONYGAMMA

Rys. 1. Wasnoci promieniowania jonizujcego- przenikliwo [rdo: autor]

Wspomniana wczeniej ochrona radiologiczna to caoksztat dziaa i przedsiwzi prowadzcych do zapobiegania naraeniu ludnoci i rodowiska na promieniowanie3

jonizujce. W przypadku braku moliwoci zapobieenia takiemu naraeniu wdraa si dziaania zmierzajce do ograniczenia szkodliwego wpywu promieniowania na zdrowie przyszych pokole (a cilej, wystpienia u nich skutkw genetycznych). Mona zatem powiedzie, e ochrona radiologiczna oparta jest na dwch gwnych filarach: o Licencjonowaniu i nadzorze dziaalnoci zwizanej z naraeniem na promieniowanie jonizujce oraz o ograniczeniu naraenia na to promieniowanie.

Licencjonowanie i nadzr dziaalnoci zwizanej z naraeniem na promieniowanie jonizujce Istniejce przepisy prawne ustalaj, w jakich mona stosowa rda promieniowania jonizujcego tak, aby ludzie - zarwno ci pracujcy z nimi, jak i przebywajcy czy mieszkajcy w pobliu byli jak najmniej naraeni. Okrelone s rwnie warunki, jakie musz spenia osoby, ktre maj podj prac z promieniowaniem oraz obowizki pracodawcy. Istnieje take system kontroli czy te warunki s przestrzegane oraz system postpowania w wypadku jakiejkolwiek awarii. Podstawowe wymagania dotyczce ochrony radiologicznej i bezpieczestwa jdrowego, ktre powinny by przestrzegane w warunkach naraenia na promieniowanie jonizujce, reguluje w Polsce ustawa Prawo atomowe oraz akty wykonawcze w postaci Rozporzdze Rady Ministrw. Poniej wymieniono przykadowe Rozporzdzenia RM dotyczce: dawek granicznych promieniowania jonizujcego, warunkw bezpiecznej pracy ze rdami promieniowania jonizujcego, rodzajw stanowisk majcych istotne znaczenie dla zapewnienia bezpieczestwa jdrowego i ochrony radiologicznej, szczegowych warunkw i trybu nadawania uprawnie dla osb, ktre mog by zatrudnione na tych stanowiskach, oraz szczegowych warunkw i trybu nadawania uprawnie inspektora ochrony radiologicznej, dokumentw wymaganych przy skadaniu wniosku o wydanie zezwolenia na wykonywanie dziaalnoci zwizanej z naraeniem na dziaanie promieniowania jonizujcego albo przy zgoszeniu wykonywania tej dziaalnoci, przypadkw, w ktrych dziaalno zwizana z naraeniem na promieniowanie jonizujce nie podlega obowizkowi uzyskania zezwolenia albo zgoszenia, oraz przypadkw, w ktrych moe by wykonywana na podstawie zgoszenia, odpadw promieniotwrczych, wymaga na sprzt dozymetryczny, wymaga w zakresie rejestracji dawek indywidualnych,4

wymaga dla terenw kontrolowanych i nadzorowanych, ochrony fizycznej materiaw jdrowych, warunkw przewozu i wywozu z polskiego obszaru celnego oraz tranzytu przez polski obszar celny materiaw jdrowych, rde promieniotwrczych i urzdze zawierajcych takie rda, planw postpowania awaryjnego w przypadku zdarze radiacyjnych. Wymagania dotyczce ochrony radiologicznej w pracowniach stosujcych aparaty rentgenowskie w celach medycznych okrelone s w Rozporzdzeniach Ministra Zdrowia. Przy konstruowaniu ustawy Prawo atomowe i aktw wykonawczych do niej, uwzgldniono postanowienia umw midzynarodowych wicych Polsk i aktw prawnych Unii Europejskiej.

Ograniczenie naraenia od promieniowania jonizujcego Podstawowe zasady ochrony radiologicznej [1] Bezpieczestwo pracy ze rdami promieniowania jonizujcego wymaga przestrzegania pewnych zasad w celu ograniczenia naraenia na promieniowanie jonizujce. Zasady te wynikaj z waciwoci poszczeglnych rodzajw promieniowania jonizujcego oraz z waciwoci substancji promieniotwrczych. Moemy zatem mwi o zasadach ochrony radiologicznej przy naraeniu zewntrznym oraz wewntrznym. Inne bowiem zasady obowizuj przy naraeniu spowodowanym napromienieniem wizk promieniowania jonizujcego ze rda zewntrznego (naraenie zewntrzne), a inne w celu uniknicia lub zminimalizowania skutkw wchonicia substancji promieniotwrczej do organizmu (naraenie wewntrzne). Przy naraeniu zewntrznym moemy wyrni trzy gwne zasady ochrony radiologicznej zobrazowane na Rys. 2.

5

OSONA

ODLEGO

CZAS PRZEBYWANIA W POLU PROMIENIOWANIA

Rys. 2. Trzy zasady ochrony przed promieniowaniem jonizujcym

1. Zachowanie odpowiedniej odlegoci od rda promieniowania. Jest to najprostsza metoda ograniczenia dawek otrzymywanych przez pracownikw. Istniej jednak sytuacje, kiedy niemoliwe jest zastosowanie fizycznych barier ograniczajcych dystans od rda, wwczas pracownicy musz posugiwa si takimi urzdzeniami, ktre pozwalaj pracowa na odlego. Istotne jest tu rwnie wyksztacenie nawykw warunkujcych bezpieczn prac ze rdami promieniowania jonizujcego np. przenoszenie rde za pomoc odpowiednich przyrzdw np. manipulatorw. 2. Skracanie czasu przebywania w pobliu rda. Aby zachowa t zasad naley odpowiednio zorganizowa czas pracy ze rdami, np. wczeniejsze przygotowanie si i upewnienie, e posiadamy wszelkie niezbdne narzdzia i wyposaenie stanowiska pracy lub przetrenowanie czynnoci najpierw bez rda tak, aby odpowiednio przygotowa si do szybkiej i sprawnej pracy. 3. Stosowanie odpowiednich oson. Gdy dwie pierwsze zasady nie s moliwe do zachowania naley stosowa odpowiednie osony. Grubo i rodzaj materiau wykorzystanego na osony zaley od rodzaju, natenia i energii promieniowania jonizujcego. Waciwy dobr oson wymaga znajomoci mechanizmw oddziaywania promieniowania jonizujcego z materi. Niewaciwe osony nie tylko nie ograniczaj dawek otrzymywanych przez pracownikw, ale rwnie mog by powodem zwikszenia naraenia na promieniowanie jonizujce. Przy naraeniu wewntrznym moemy natomiast wyrni nastpujce zasady ochrony radiologicznej:

6

1. Kontrola eliminacja skae promieniotwrczych. W miejscach pracy z otwartymi rdami promieniotwrczymi bardzo wanym elementem bezpieczestwa jest cigy monitoring skae promieniotwrczych i substancji promieniotwrczych znajdujcych si poza rdem. Skaenia promieniotwrcze mog powsta np. podczas pracy w laboratorium, gdy zostanie rozsypana lub rozlana substancja promieniotwrcza na powierzchni roboczej, pododze czy odziey roboczej. Skaenia nie musz by niebezpieczne, gdy zostan zlokalizowane i okrelone ich poziomy, ale musz zosta natychmiast usunite, jeeli istnieje moliwo szybkiego rozprzestrzenienia si np. w sytuacji, gdy do skaenia doszo w miejscu oglnie dostpnym. 2. Stosowanie odziey roboczej i rodkw ochrony osobistej. Stosowanie si do tej zasady zapobiega wystpieniu skae zewntrznych, ktre z kolei mog by przyczyn skae wewntrznych. Bardzo istotnym elementem jest przestrzeganie zasad BHP i regulaminw pracowni, laboratoriw, w ktrych stosowane s substancje promieniotwrcze, oraz szczeglne przestrzeganie zakazw jedzenia, picia i palenia tytoniu w strefie potencjalnych skae (np. pomieszczenia socjalne naley organizowa poza t stref). 3. Kontrola skae osobistych przy opuszczaniu skaonego terenu. Istot tej zasady jest ochrona nie tylko pracownikw, ale rwnie osb z ogu ludnoci, poniewa rdem skaenia moe by np. pracownik opuszczajcy teren skaony substancja promieniotwrcz bez naleytej kontroli dozymetrycznej. Analizujc powysze zasady mona miao stwierdzi, e ograniczanie naraenia od promieniowania jonizujcego polega w zasadzie na unikaniu zbdnych rde promieniowania, kontrolowaniu prowadzonej dziaalnoci zwizanej z naraeniem tak, aby otrzymane dawki byy tak niskie jak to tylko moliwe, planowaniu dziaania w taki sposb, aby korzyci uzasadniay otrzymane dawki oraz przestrzegania przepisw dotyczcych tzw. dawek granicznych. Dawki graniczne Pierwsze prby ustalenia dopuszczalnych warunkw, w jakich pracoway osoby majce styczno ze rdami promieniowania podj w 1902 roku William Rollins. Zaproponowa on stosowanie kliszy fotograficznej i analiz jej obrazu. Brak zadymienia kliszy w czasie nie krtszym ni 7min pozwala wedug niego na bezpieczne stosowanie rda. W miar rozwoju zastosowania rde promieniotwrczych w medycynie, przemyle i nauce zaistniaa potrzeba ustalenia dopuszczalnych limitw, jakie uytkownik mg otrzyma. Na I Midzynarodowym Kongresie Radiologicznym (Londyn 1925 r.) powoano Komitet ds. Jednostek Pomiarowych promieniowania X (obecnie Midzynarodowa Komisja ds. Jednostek promieniowania i Pomiarw In7

ternational Commission on Radiation Units and Measurements ICRU) a na drugim Kongresie (Sztokholm, 1928) Komitetu Ochrony przed Promieniowaniem X i Radu (obecnie Midzynarodowa Komisja ICRP). Do gwnych zada komitetw naleao wydanie zalece odnonie wielkoci i jednostek promieniowania oraz radioaktywnoci a take okrelenie dopuszczalnych poziomw napromienienia. [2] W Polsce, dawka graniczna to - wedug ustawy Prawo atomowe - warto dawki promieniowania jonizujcego, wyraona jako dawka skuteczna lub rwnowana, dla okrelonych grup osb, pochodzca od kontrolowanej dziaalnoci zawodowej, ktrej poza przypadkami przewidzianymi w ustawie, nie wolno przekroczy. Tabela 1. podaje wartoci dawek granicznych wedug Rozporzdzenia Rady Ministrw z dnia 18 stycznia 2005 roku. Dawki graniczne obejmuj sum dawek pochodzcych od naraenia zewntrznego i wewntrznego.

Tabela. 1 DAWKI GRANICZNE Dawka skuteczna (efektywna) Grupa naraenia mSv/rok skra***), donie, przedramiona, stopy, podudzia Dawka rwnowana mSv/rok

cae ciao

oczy

Pracownicy, uczniowie, studenci i praktykanci w wieku 18 lat ****) Uczniowie, studenci i praktykanci w wieku od 16 do 18 lat Osoby z ogu ludnoci oraz uczniowie, studenci i praktykanci w wieku poniej 16 lat

20*)

150

500

6

50

150

1

**)

15

dla skry 50

8

*)

warto ta moe by w danym roku kalendarzowym przekroczona do wartoci 50 mSv, pod warunkiem, e w cigu kolejnych piciu lat kalendarzowych jej sumaryczna warto nie przekroczy 100 mSv dla ogu ludnoci dawka moe by w danym roku kalendarzowym przekroczona, pod warunkiem, e w cigu kolejnych piciu lat kalendarzowych jej sumaryczna warto nie przekroczy 5 mSv dla skry, jako warto rednia dla dowolnej powierzchni 1 cm napromienionej czci skry kobieta, od chwili zawiadomienia przez ni kierownika jednostki organizacyjnej o ciy, nie moe by zatrudniona w warunkach prowadzcych do otrzymania przez majce urodzi si dziecko dawki skutecznej (efektywnej) przekraczajcej warto 1 mSv2

**)

***)

****)

Podanych w Tabeli 1 liczb nie naley traktowa jako wartoci dopuszczalnych, lecz stosujc promieniowania jonizujcego dy naley do tego aby otrzymane dawki byy moliwie jak najmniejsze.

Dawki graniczne nie obejmuj naraenia na promieniowanie naturalne oraz naraenia osb poddawanych dziaaniu promieniowania jonizujcego w celach medycznych. Naraenie pracownikw oraz osb z ogu ludnoci ocenia si w oparciu o otrzymane przez nich dawki skuteczne (efektywne) i dawki rwnowane. Dawka skuteczna opisuje naraenie caego ciaa, natomiast dawka rwnowana odnosi si tylko do wybranej tkanki lub narzdu- mona powiedzie, e opisuje naraenie lokalne. Najczciej mamy do czynienia z naraeniem caego ciaa, ktre opisuje si za pomoc dawki skutecznej. S jednak takie prace, w ktrych przede wszystkim naraone s np. rce (prace z uyciem komory rkawicowej, a w medycynie nuklearnej obsuga generatora izotopw). Takie naraenie opisuje si za pomoc dawki rwnowanej. [3, 4, 5]

Stosowanie rde promieniowania jonizujcego Od pocztku, kiedy to Roentgen odkry tajemnicze promieniowanie, ktre nazwa promieniowaniem X, zdawano sobie spraw z moliwoci, jakie przynioso to odkrycie. Postp, jaki nastpi przez ponad 100 lat, przynis szereg moliwoci w stosowaniu materiaw promieniotwrczych i urzdze wytwarzajcych promieniowanie. Korzystamy z nich na co dzie znacznie czciej ni nam si wydaje. Izotopy promieniotwrcze stosuje si bowiem nie tylko w medycynie, ale rwnie w przemyle i badaniach naukowych. Ze rdami moemy spotka si np. w wielu czujkach dymu, ktre instalowane s w budynkach mieszkalnych, szkoach, zakadach pracy. Urzdzenia takie zawieraj niewielkie iloci materiaw promieniotwrczych (alfapromieniotwrczego ameryku-241), umoliwiajc detekcj dymu i uruchomienie alarmu. Produkty spoywcze, kupowane przez nas kadego dnia, czsto poddawane9

s kontroli na obecno niechcianych elementw (odamkw szka, metalowych elementw), wanie poprzez stosowanie promieniowania jonizujcego. Sam proces nalewania napojw moe by ustalony na zasadzie detekcji promieniowania, ktre w razie przekroczenia ustalonego poziomu zmniejsza swoj warto. W przemyle na szerok skal stosuje si mierniki gruboci i gstoci do kontroli poziomu cieczy w zbiornikach, pomiarw gruboci, masy i gstoci rnych materiaw, analizy skadu chemicznego oraz do nieniszczcych bada materiaowych. Tego rodzaju pomiary umoliwiaj cig, automatyczn kontrol rnych procesw produkcyjnych, ktre dawniej mogy by kontrolowane tylko wyrywkowo za pomoc metod laboratoryjnych a teraz opiera si na zalenoci midzy badanym parametrem i strumieniem fotonw gamma transmitowanych lub rozpraszanych w danym materiale. W budownictwie i wielu innych dziedzinach stosuje si defektoskopi gamma umoliwiajc badanie nieniszczce odleww metalowych, elementw rnych instalacji i maszyn oraz spoin rur i kotw, majce na celu wykrywanie ich wad (defektw) w postaci rnych niejednorodnoci wewntrznych, takich jak pknicia, pcherze gazu, wtrcenia niemetaliczne itp. W metodzie tej stosuje si rdami promieniowania gamma o duych aktywnociach s: Co-60, Ir-192, Tm-170 (tul). Wspomniana wczeniej lampa rentgenowska znajduje uytek w aparacie rentgenowskim stosowanym w diagnostyce medycznej w tomografii komputerowej czy znanych zapewne kademu przewietleniach na kliszy fotograficznej. Specjalnie przystosowane do tego aparaty rentgenowskie su na lotniskach i przejciach granicznych do przewietlania bagay, dziki czemu udaremni mona przemyt czy te przewz niedozwolonych materiaw (np. wybuchowych). W medycynie, izotopy promieniotwrcze, znajduj rwnie liczne zastosowania terapeutyczne (np. rdo 60 Co, wykorzystywane w tzw. bombach kobaltowych do leczenia choroby nowotworowej). Promieniowaniem gamma dokonuje si radiacyjnej sterylizacji przyrzdw medycznych i sanitarnych, ale take sterylizacji i utrwalania ywnoci. Podczas napromieniowania dochodzi bowiem do uszkodzenia DNA obecnego w komrkach np. bakterii chorobotwrczych. W ten sposb hamuje si rozwj wielu patogenw (np. bakterii), niszczy plenie, grzyby, zabija szkodniki (np. larwy i jaja owadw), ktre nierzadko s obecne w konserwowanej ywnoci. Std napromieniowanie rnych warzyw, owocw i przypraw moe skutecznie przeduy ich trwao bez wpywu na jako odywcz. Pod tym wzgldem, takie produkty nie rni si od ywnoci wieej, niepoddanej dziaaniu promieniowania, gdy do nawietlania ywnoci stosowane s zewntrzne rda promieniotwrcze, std napromieniowana ywno nie staje si promieniotwrcza (nie emituje promieniowania), podobnie jak pacjenci poddani przewietleniu np. krgosupa, po zabiegu nie s rdem promieniowania. Promieniowanie znalazo rwnie zastosowanie w sterylizacji owadw, ktre s znaczcymi szkodnikami ziarna siewnego czy te w przypadku much Tse-tse przyczyn roznoszenia choroby. Redukcja ich populacji za pomoc promieniowania ma zna10

czc przewag nad np. chemicznymi rodkami owadobjczymi. Owady nawietlane odpowiedni dawk promieniowania jonizujcego staj si bezpodne a nastpnie uwalniane s do swojego naturalnego rodowiska, konkurujc z innymi przedstawicielami swojego gatunku i bardzo szybko doprowadzaj do zmniejszenia liczebnoci populacji na danym obszarze. W badaniach naukowych znaczniki promieniotwrcze stosuje si np. podczas produkcji nowych lekw, w badaniach rolniczych (np. tworzenie, udoskonalanie nowych odmian rolin, ktre s odporne na szkodniki, czy bakterie chorobotwrcze). W naukach biologicznych znaczniki promieniotwrcze wykorzystuje si do np. ledzenia szlakw metabolicznych wybranych zwizkw i czsteczek. W geologii wiek ska okrela si na podstawie zawartoci konkretnych radionuklidw naturalnych obecnych w skaach. Powszechnie wykorzystywanym w badaniach archeologicznych pierwiastkiem promieniotwrczym jest wgiel 14C, za pomoc ktrego okrela si wiek znalezisk organicznych, np. pradawnych zwierzt. Oczywicie nie s to wszystkie zastosowania rde promieniotwrczych i substancji promieniotwrczych, ale wane jest uwiadomienie sobie od jak dawna i na jak skal stosuje si promieniowanie jonizujce. [1, 6]

Odpady promieniotwrcze klasyfikacja i przechowanie [7,8, 9, 10, 11] Tak rnorodne zastosowanie rde promieniowania jonizujcego i substancji promieniotwrczych w nauce, przemyle, medycynie oraz energetyce jdrowej powoduje powstawanie odpadw promieniotwrczych. Do dziaa podejmowanych z odpadami naley w pierwszej kolejnoci unieszkodliwianie a wic zmniejszanie objtoci, zestalanie i umieszczanie w opakowaniach a nastpnie skadowanie. Nadzr i wymg spenienia obowizujcych wymaga w postpowaniu z odpadami promieniotwrczymi, narzuca obowizek wyboru takich czynnoci i metod, aby naraenie pracownikw na promieniowanie jonizujce utrzymane byo w akceptowalnych granicach. Okrelone s rwnie wymagania wzgldem ograniczenia wpywu tego promieniowania na rodowisko naturalne. Szczegln uwag naley zatem przywizywa do kontroli drg naraenia i naley wykaza, e takie naraenie utrzymane jest w ustalonych i dopuszczalnych granicach. Ustanawianie akceptowalnych poziomw ochrony zwykle opiera si na rekomendacjach Midzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej (International Commmission of Radiological Protection ICRP) oraz wytycznych MAEA. Kadzie si szczeglny nacisk na to, by stosowanie rde promieniowania jonizujcego i substancji promieniotwrczych, w wyniku ktrej powstaj odpady, podejmowano jedynie wtedy gdy korzyci pynce z tej dziaalnoci przewyszaj niedogodnoci powodowane powstawaniem odpadw. Rozsdne uwzgldnienie czynnikw ekonomicznych i spoecznych w odniesieniu do liczby osb naraonych w procesie postpowania z odpadami powinna, ktra to liczba po11

winna by jak najmniejsza (mae dawki promieniowania), nazywana jest zasad optymalizacji. Ograniczanie otrzymywanych dawek oznacza przestrzeganie ustanowionego systemu dawek granicznych. Jak ju wczeniej wspomniano, ograniczenia dotyczce odpadw promieniotwrczych odnosz si rwnie do rodowiska. Bezpieczne postpowanie z odpadami zapewnione powinno by poprzez utrzymanie uwolnie substancji promieniotwrczych do rodowiska na najniszym, moliwym do wykonania poziomie, we wszystkich etapach tego postpowania. Do tych etapw zalicza si: odbir, transport, przetwarzanie, przechowywanie (magazynowanie okresowe) i skadowanie odpadw. Odpady promieniotwrcze wystpuj w postaci gazowej, ciekej jak i staej. Grup odpadw ciekych stanowi gwnie wodne roztwory i zawiesiny substancji promieniotwrczych. Do grupy odpadw staych zaliczane s zuyte zamknite rda promieniotwrcze oraz zanieczyszczone substancjami promieniotwrczymi materiay i produkty. Mog to by rodki ochrony osobistej (rkawice gumowe, odzie ochronna, obuwie), materiay i sprzt laboratoryjny czy te zuyte narzdzia i elementy urzdze technologicznych. Po zakoczeniu procesu uytkowania substancji promieniotwrczych mona oczyszcza roztwory promieniotwrcze, bd powietrze uwalniane z reaktorw i pracowni izotopowych. Dziaania takie zmniejsz liczb odpadw ciekych i gazowych a przyczyni si do wzrostu odpadw staych, ktre atwiej kontrolowa i bezpieczniej przechowywa. Zaliczy tu mona zatem materiay sorpcyjne i filtracyjne, zuyte jonity, szlamy postrceniowe czy te wkady filtracyjne. Zgodnie z Rozporzdzeniem Rady Ministrw z dnia 3 grudnia 2002 r. w sprawie odpadw promieniotwrczych i wypalonego paliwa jdrowego, ustanowiono podzia na: niskoaktywne, rednioaktywne i wysokoaktywne. Odpady promieniotwrcze dzieli si na podkategorie: 1) odpady przejciowych jeeli stenie promieniotwrcze izotopw w tych odpadach w momencie ich wytworzenia jest takie, e w okresie 3 lat obniy si poniej wartoci okrelonych dla odpadw niskoaktywnych; 2) odpadw krotkoyciowych jeeli zawieraj izotopy krotkoyciowe, ktrych okres poowicznego rozpadu nie przekracza 30 lat 3) odpadw dugoyciowych ktrych okres poowicznego rozpadu przekracza 30 lat. Zuyte zamknite rda promieniotwrcze kwalifikuje si ze wzgldu na poziom aktywnoci do podkategorii: 1) niskoaktywnych jeeli aktywno zawartych w nich izotopow przekracza wartoci okrelone w zaczniku nr 1 do rozporzdzenia, ale nie przekracza wartoci 108 Bq; 2) rednioaktywnych jeeli aktywno zawartych w nich izotopw przekracza wartoc 108 Bq, ale nie przekracza wartoci 1012 Bq; 3) wysokoaktywnych jeeli aktywno zawartych w nich izotopw przekracza warto 1012 Bq.

12

Odrbn, zazwyczaj zaliczan do wysokoaktywnych odpadw, stanowi wypalone paliwo jdrowe. Po wytworzeniu, odpady promieniotwrcze, ktre nie zostay poddane przetworzeniu, mog podlega przechowywaniu. Ma to na celu uatwi nastpny krok postpowania z nimi, gdy w zalenoci od rodzaju odpadw, postpowanie moe by rne. Przechowywanie odpadw zawierajcych radioizotopy krtkoyciowe, np. w szpitalach, orodkach onkologicznych i laboratoriach medycznych; np. w miejscach gdzie stosowne s terapie jodowe, umoliwia rozpad tych radioizotopw do poziomu, przy ktrym odpady te mog by wyczone spod kontroli dozorowej lub mona zezwoli na ich zwolnienie, usuwanie lub ponowne wykorzystanie albo recykling. Postpowanie z odpadami moe polega rwnie na zebraniu i zgromadzeniu odpowiedniej iloci odpadw promieniotwrczych przed ich przekazaniem do innego obiektu w celu poddania obrbce i kondycjonowaniu lub skadowaniu. W odniesieniu do odpadw wysokoaktywnych, ktre mog wytwarza du ilo ciepa przechowanie ma na celu zmniejszenie jego iloci do poziomu umoliwiajcego dalsze postpowanie. Niezbdny czas przechowywania odpadw przed ich ostatecznym skadowaniem moe by rny - od zaledwie kilku dni, tygodni lub miesicy w przypadku przechowywania krtkoyciowych radioizotopw, po dusze, wieloletnie okresy przechowywania odpadw wysokoaktywnych w celu zmniejszenia ciepa rozpadu. Jednak na kadym etapie postpowania z odpadami musz by zagwarantowane warunki, ktre zapewni odpowiedni ochron pracownikw, osb postronnych, a take rodowiska. Zatem dawki promieniowania, otrzymywane przez pracownikw i osoby postronne na skutek dziaalnoci zwizanej z przechowywaniem odpadw, nie mog przekracza odpowiednich ogranicze ustanowionych przepisach krajowych.

Odpady promieniotwrcze w cyklu paliwowym Na cykl paliwowy skada si z wielu wystpujcych po sobie dziaa. Wytworzenie paliwa do reaktorw jdrowych wymaga wydobycie rudy uranu, nastpnie jej przerb i wzbogacenie (zwikszenie zawartoci U-235), produkcja waciwego paliwa, jego wypalenie w reaktorze i wstpne studzenie wypalonego paliwa. Po kilkunastu latach, gdy aktywno paliwa zmaleje, a generacja ciepa stanie si tak maa, e moliwe jest odprowadzenie ciepa bez chodzenia wod w tzw. przechowalnikach mokrych, nastpuje moment decyzji dot. dalszego postpowania. Paliwo moe by bowiem w caoci przekazane do ostatecznego skadowania pod ziemi, albo wdraa si czynnoci majce na celu odzyskanie zawartego w nim jeszcze uranu (okoo 1,5 2% U-235) i nagromadzonego w toku pracy reaktora plutonu. Do skadowiska odesane mog by w ten sposb tylko odpady o wysokiej aktywnoci, ulegajce znacznie szybszemu rozpadowi ni pluton. Takie postpowanie z paliwem reaktorowym to tzw. zamknity cykl paliwowy. Cykl zamknity jest zatem postpowaniem umoliwia13

jcym rozdzielanie rnych materiaw odpadowych i odzyskiwaniu materiaw uytecznych majcych ponowne zastosowanie. Stenie plutonu w wypalonym paliwie jest na tyle due, e mona z niego wytwarza nowe paliwo bez wzbogacania uranu. W praktyce takie nowe paliwo zwane MOX (Mied OXide), wykonuje si z mieszaniny tlenkw uranu wzbogaconego i plutonu. Obecnie w wielu elektrowniach jdrowych w Europie, Rosji i Japonii stosuje si wanie taki tryb postpowania dziki czemu iloci odpadw wysokoaktywnych w takim procesie s mae. W stosunku do wytworzonej energii, ilo wypalonego paliwa (nawet bez stosowania zamknitego cyklu paliwowego) pozwala na odizolowanie go od rodowiska w specjalnie do tego zbudowanych skadowiskach gbinowych (geologicznych). Rozwaania w tej kwestii skupiaj si jednak wobec koniecznoci skadowania wypalonego paliwa przez bardzo dugi czas ze wzgldu na zawarte w nim dugoyciowe izotopy. Chocia skadowanie gboko pod ziemi jest od strony technologicznej opanowane, budzi ono jednak obawy spoeczestw. Planowane skadowisko gbinowe w USA w Yucca Mountains wci czeka na ostateczn decyzj uruchomienia a w Europie najszybciej powstanie w Finlandii oraz Szwecji.

Podsumowanie Odkrycie i poznanie waciwoci promieniowania jonizujcego i promieniotwrczoci umoliwio czowiekowi wykorzysta rda promieniowania i radioizotopy w wielu dziedzinach i gaziach przemysu, nauki i medycyny. Prowadzenie takiej dziaalnoci wymaga od uytkownika szczeglnego dbania o ochron zdrowia pracownikw, lokalnej spoecznoci a take rodowiska naturalnego. Ustalone dawki graniczne i limity musz by przestrzegane na kadym etapie prac poczwszy od wytworzenia, transportu, uytkowania, powstania odpadw i postpowania z nimi. Ustanowione prawo cile okrela warunki, w jakich odpady promieniotwrcze powinny by przechowywane w celu dalszego ich przerobu lub te skadowane w specjalnie do tego przystosowanych jednostkach. Szczegln trosk i restrykcjami objto wypalone paliwo z reaktorw jdrowych. W postpowaniu z nim preferuje si jak najwiksze odzyskanie materiaw do ponownego uycia w celu zmniejszenia iloci odpadw. Ostatecznie jednak, dugoyciowe izotopy zawarte w wypalonym paliwie, wymusiy opracowanie technik ich skadowania w sposb zapewniajcy skuteczne odizolowanie od rodowiska naturalnego i ludzi.

Bibliografia [1] Radiation, People and the Environment IAEA, 2007 [2] Zenon Baturkiewicz, Tadeusz Musiaowicz; Raport CLOR nr 136: 100 lat ochrony przed promieniowaniem jonizujcym; Warszawa 1999 [3] Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. - Prawo atomowe (tekst jednolity Dz. U. z 2007r. Nr 42 poz. 276; zmiany z 2008r.: Nr 93 poz. 583)14

[4] Rozporzdzenie Rady Ministrw z dnia 18 stycznia 2005r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizujcego (Dz. U. z 2005r. Nr 20 poz. 168) [5] Boena Gostkowska, Ochrona Radiologiczna Wielkoci, jednostki i obliczenia, Centralne Laboratorium Ochrony radiologicznej, Warszawa 2007 [6] Spotkanie z promieniotwrczoci L.Dobrzyski, E.Droste, W.Trojanowski, R.Wokiewicz IPJ im.A.Sotana, wierk, maj 2005r [7] Rozporzdzenie Rady Ministrw z dnia 3 grudnia 2002r. w sprawie odpadw promieniotwrczych i wypalonego paliwa jdrowego (Dz. U. z 2002r. Nr 230 poz. 1925) [8] atom.edu.pl [9] Celiski Z., Strupczewski A. Podstawy energetyki jdrowej, Warszawa, WNT 1984 [10] The Principles of Radioactive Waste Management, IAEA Vienna, Safety Series No. 111F [11] Dugoletni program szkoleniowy w zakresie bezpieczestwa jdrowego i ochrony radiologicznej, Projekt realizowany ze rodkw Przejciowych UE, Instytut Energii Atomowej, Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Warszawa 2008

15